Zašto su gubitci u bakru tipično niži od gubitaka u čeliku u idealnom transformatoru?

Gubitak bakra i željeza u idealnom transformatoru

U teorijskom modelu idealnog transformatora, pretpostavljamo da ne postoje gubici, što znači da su i gubitak bakra i gubitak željeza nula. Međutim, ako posmatramo idealni transformator iz realističnijeg ugla, možemo tvrditi da bi njegov gubitak bakra i željeza teoretski trebalo da bude veoma nizak. Konkretno, gubitak bakra u idealnom transformatoru se obično smatra nižim od gubitka željeza, uglavnom zbog nekoliko razloga:

• Definicija gubitka bakra: Gubitak bakra predstavlja gubitak energije koji nastaje usled otpora vitanica transformatora (obično bakrenih vodilaca) kada kroz njih protiče struja. Prema Jouleovom zakonu, generiše se toplota, a ovaj deo gubitka energije se naziva gubitak bakra.

• Definicija gubitka željeza: Gubitak željeza sastoji se od gubitaka strujanja uzvodnice i gubitaka histerese koje generišu železni jezgra transformatora u alternativnom magnetnom polju. Čak i pod idealnim uslovima, ovi gubici i dalje postoje zbog inerentnih karakteristika materijala železnog jezgra.

• Idealna performansa: U idealnom transformatoru, otpor vitanica se može smatrati beskonačno malim, što dovodi do zanemarljivog gubitka bakra. Međutim, gubitak željeza i dalje postoji jer je vezan za osobine materijala jezgra i delovanje alternativnog magnetnog polja, što se ne može potpuno eliminisati, čak ni u idealnom scenariju.

Gubitci bakra i željeza u stvarnim transformatorima

U praktičnim transformatorima, situacija je drugačija. Iako možemo smanjiti gubice korišćenjem visokokvalitetnih materijala i naprednih dizajna, gubitci bakra i željeza su neizbežni. Evo nekih karakteristika gubitaka bakra i željeza u stvarnim transformatorima:

• Stvarni uticaj gubitka bakra: U praktičnim transformatorima, gubitak bakra je rezultat otpora vitanica i direktno proporcionalan kvadratu struje. To znači da kako opterećenje raste i struja porasta, gubitak bakra takođe značajno raste.

• Stvarni uticaj gubitaka željeza: Stvarni gubitci željeza u transformatorima uključuju gubitke strujanja uzvodnice i gubitke histerese. Gubitci strujanja uzvodnice nastaju proizvodnjom uzvodničkih struja u železnom jezgru zbog alternativnog magnetnog polja, dok gubitci histerese nastaju kao rezultat gubitka energije u materijalu železnog jezgra tokom ponavljanih procesa magnetizacije i demagnetizacije.

• Uporedba gubitka bakra i gubitka željeza: U praktičnim transformatorima, specifične vrednosti gubitka bakra i gubitka željeza zavise od različitih faktora, uključujući dizajn transformatora, uslove opterećenja, radnu frekvenciju itd. U nekim slučajevima, gubitak bakra može prevaziti gubitak željeza, dok u drugim situacijama, gubitak željeza može biti veći. Obično, za transformatore pod lakim opterećenjem ili bez opterećenja, gubitak željeza može dominirati, dok za transformatore pod teškim opterećenjem, gubitak bakra može biti značajniji.

Zaključak

Kao rezultat, gubitak bakra u idealnom transformatoru je tipično niži od gubitka željeza, jer se gubitak bakra teoretski može približiti nuli, dok gubitak željeza ne može biti potpuno eliminisan zbog osobina materijala železnog jezgra. U praktičnim transformatorima, oba gubitka - bakra i željeza - postoje, a njihove specifične vrednosti zavise od različitih faktora. Važnost gubitaka bakra i željeza može varirati u zavisnosti od različitih uslova rada.